工业机器人的原理(工业机器人的原理就是模仿人)

海潮机械 2023-01-06 21:53 编辑:admin 264阅读

1. 工业机器人的原理就是模仿人

从工业革命开始之后的两百年时间里,人们就一直不断提高机器的设计理念和制造工艺。尤其是自20世纪中期以来,大规模生产的迫切需求推动了自动化技术的发展,进而衍生出三代机器人产品。第一代机器人是遥控操作的机器,工作方式是人通过遥控设备对机器进行指挥,而机器本身并不能独自控制运动。第二代机器人通过程序控制,可以使其自动重复完成某种方式的操作。第三代机器人被称为智能机器人。

第一代机器人的诞生源于发展核技术的需求。20世纪40年代,美国建立了原子能实验室,但实验室内部的核辐射环境对人体的伤害较大,迫切需要一些操作机械能代替人处理放射性物质。在这个需求的推动下,美国原子能委员会的阿尔贡研究所于1947年开发了遥控机械手,随后又在1948年开发了机械耦合的主从机械手。所谓主从机械手,即当操作人员控制主机械手做一连串动作时,从机械手可准确地模仿主机械手的动作。

1952年,美国帕森斯公司制造了一台由大型立式仿形铣床改装而成的三坐标数控铣床,这标志着数控机床的诞生。此后,科学家和工程师们对控制系统、伺服系统、减速器等数控机床关键零部件技术的深入研究,为机器人技术的发展奠定了坚实的基础。

然而这些机器人是遥控操作的机器,工作方式是人通过遥控设备对机器进行指挥,而机器人本身并不能独立控制运动。

凭借自动化技术和零部件技术的研究积累,第二代机器人登上了历史舞台。1954年,美国人乔治·沃尔德制造出世界第一台可编程的机械手,并注册了专利。按照预先设定好的程序,该机械手可以从事不同的工作,具有通用性和灵活性。

随后的1958年,被誉为“机器人之父”的美国人约瑟夫·恩格尔伯格创建了世界上第一家机器人公司——Unimation,正式把机器人向产业化方向推进。1962年,Unimation公司的第一台机器人产品Unimate问世。该机器人由液压驱动,并依靠计算机控制手臂执行相应的动作。同年,美国机床铸造公司也研制了Versatran机器人,其工作原理于Unimate相似。一般认为,Unimate和Versatran是世界上最早的工业机器人。

世界上最早的工业机器人——Unimate

机器人发展到第二代,依旧是通过程序被控制,可以自动重复完成某种方式的操作。

在机器人技术的研发过程中,人们尝试利用传感器提高机器人的可操作性,具备感知能力的第三代智能机器人渐成研发热点。如厄恩斯特的触觉传感机械手、托莫维奇和博尼的安装有压力传感器的“灵巧手”、麦肯锡的具备视觉传感器系统的机器人以及约翰·霍普斯金大学应用物理实验室研制出的Beast机器人等的成功尝试,第三代智能机器人的发展曙光渐显。

1968年,美国斯坦福国际研究所成功研制出移动式机器人Shakey,它是世界上第一台带有人工智能的机器人,能够自主进行感知、环境建模、行为规划等任务。该机器配有电视摄像机、三角法测距仪、碰撞传感器、驱动电动以及编码器等硬件设备,并由两台计算机通过无线通信系统控制。限于当时的计算水平,Shakey 需要相当大的机房支持其进行功能运算,同时规划行动也往往要耗时数小时。

世界上首台智能移动机器人—Shakey

即便Shakey笨重且效率低下,但它具备人工智能机器人所具备的特征,即利用各种传感器和测量器等来获取环境信息,然后基于智能技术进行识别、理解和推理,并做出规划决策,同时能够自主行动实现预定目标。于是,第三代智能机器人由此展开。

由上述机器人的发展历程我们可以看到,工业生产的内在需求以及传统工业方式亟待转变的趋势,都是推动机器人发展的核心力量。

2. 机器人的制造原理

美科学家研发出“折纸机器人” 可自动折叠成型,比3D打印技术更适合批量生产太神奇了!仅使用几张纸板、一块电路板和一些塑料,就制作出了能够自我折叠的机器人,而它从纸板状态,到完成自我折叠、成型为机器人并进入工作模式仅需大约4分钟。  据美国《科学》杂志报道,哈佛大学科学家近日从日本传统折纸艺术中获得灵感,研究出一款可自动变形的折纸机器人。日本“纸艺”以巧妙的方式将纸张折叠成3D形状,如鲜花、动物等。美国科学家正是利用了类似的原理,研制出一个可自行组装的四脚机器人。  这种机器人未来可被用于卫星发射和进入倒塌建筑中执行搜救任务。非但如此,折纸机器人的成功研制开辟了材料科学研究的新路径,更有利于轻质、自我组装的结构或设备的推出,未来还可能抢了3D打印的生意。  堪称“工程学的奇迹”  并未参与此项研究的北卡罗莱纳州立大学化学工程师迈克尔·迪基激动地对《洛杉矶时报》记者表示:“这是工程学创造的奇迹!”  去年,同样在哈佛大学,同样利用日本折纸艺术,研究人员制作出了世界上最小的飞行机器人。但这次,工程与应用科学学院教授罗伯特·伍德领导的研究团队在去年成果的基础上,提高了机器人的技术含量,使其可以自动折叠成型。在测试中,这款小型变形机器人可以从扁平状态变成四条腿站立的机器人,无需帮助即可行走和转弯。机器人由五层材料制成,都是激光刀根据数字规格切割而成的。中间层是铜,刻有复杂的电引线。两层纸质结构包裹铜层,最外层则是有变形记忆功能的聚合物,遇热后可自动折叠。这些激光切割的材料被组合起来后,再将一个微处理器和一个或多个小型发动机安装在材料表层上。一旦电池通电后,扁平机器人的外部聚合物会受热折叠,变形为可移动的机器人。它长约12.7厘米,可以每秒5厘米的速度爬行,也能自己转弯。机器人原型中的附件都是手工完成的,日后若投入大规模生产的话,可以用机器分拣系统代替。  有望引发材料革命  这款机器人外观有点像变形金刚,但是与变形金刚玩具不同,这款机器人并非为儿童设计的玩物,而是为了在将来进入实际应用领域而研制。专家认为,像折纸机器人这样的自我组装系统,可为大规模制造多用途机器人提供廉价方案。制造二维材料、令其自动转变成三维工具的做法并不需要花费太多钱,使用的纸板类似于广告用纸板,只是要事先裁剪成适当的形状,聚苯乙烯塑料一张也不过50美分。更多资料http://robot.big-bit.com/

3. 工业机器人的理解

“智能机器人”与“工业机器人”的区别:工业机器人也有人工智能;智能机器人概念很广。

我国的机器人专家从应用环境出发,将机器人分为两大类,即工业机器人和智能机器人。

工业机器人就是面向工业领域的多关节机械手或多自由度机器人。

目前,国际上的机器人学者,从应用环境出发将机器人也分为两类:制造环境下的工业机器人和非制造环境下的服务与仿人型机器人,这和我国的分类是一致的。

是有独立机械机构和控制系统,能自主的 、运动复杂、工作自由度多、操作程序可变,可任意定位的自动化操作机。

在简要介绍智能机器人及发展状况的基础上,深入阐述了机器人在其路径规划算法的研究现状,对全局的路径规化算法作出了详细的研究,指出各种算法的优缺点,提出建立嵌入式能机器人路径规划平台,实现了基于嵌入式实时系统的智能机器人路径规划算法。

智能机器人是人工智能的理想研究平台,是一个在感知、思维、效应方面全面模拟人的机器系统,浙江瓦力人工智能技术的综合试验场,可以全面地考察人工智能各个领域的技术。

4. 工业机器人是模仿人的什么

人造人是指随机选择基因制造人,而仿生人(Android),即仿真机器人,指是以模仿真人为目的制造的机器人,而还有仿制人或人型机器人等名称。但人型机器人也可以指英语中的Humanoid(拟人机器人),可以大小和真人差很远也没有似人的外观,但有人的四肢和头等构造。现时仿生人仍然在试制阶段,却是长期以来科幻和机器人学的一大主题。2013年2月5日英国制造出了第一个仿生人,名为“雷克斯”(Rex),造价100万美元左右。

制造者利用来自世界各地的人造假肢和器官所打造,拥有人工血液循环系统,以及人工的胰腺、肾脏、脾脏和气管等,还实现了人工眼自动对焦的功能。

5. 工业机器人实际上是一个典型的

定义:工业机器人是面向工业领域的多关节机械手或多自由度的机器装置,它能自动执行工作,是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。它可以接受人类指挥,也可以按照预先编排的程序运行,现代的工业机器人还可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。

特点:

1)可编程。生产自动化的进一步发展是柔性启动化。工业机器人可随其工作环境变化的需要而再编程,因此它在小批量多品种具有均衡高效率的柔性制造过程中能发挥很好的功用,是柔性制造系统中的一个重要组成部分。

2)拟人化。工业机器人在机械结构上有类似人的行走、腰转、大臂、小臂、手腕、手爪等部分,在控制上有电脑。此外,智能化工业机器人还有许多类似人类的“生物传感器”,如皮肤型接触传感器、力传感器、负载传感器、视觉传感器、声觉传感器、语言功能等。传感器提高了工业机器人对周围环境的自适应能力。

3)通用性。除了专门设计的专用的工业机器人外,一般工业机器人在执行不同的作业任务时具有较好的通用性。比如,更换工业机器人手部末端操作器(手爪、工具等)便可执行不同的作业任务。

4)工业机器技术涉及的学科相当广泛,归纳起来是机械学和微电子学的结合-机电一体化技术。第三代智能机器人不仅具有获取外部环境信息的各种传感器,而且还具有记忆能力、语言理解能力、图像识别能力、推理判断能力等人工智能,这些都是微电子技术的应用,特别是计算机技术的应用密切相关。因此,机器人技术的发展必将带动其他技术的发展,机器人技术的发展和应用水平也可以验证一个国家科学技术和工业技术的发展水平。

6. 工业机器人的原理就是模仿人工智能

人工智能(Artificial Intelligence) ,英文缩写为AI。它是研究、开发用于模拟、延伸和扩展人的智能的理论、方法、技术及应用系统的一门新的技术科学。

人工智能是计算机科学的一个分支,它企图了解智能的实质,并生产出一种新的能以人类智能相似的方式作出反应的智能机器,该领域的研究包括机器人、语言识别、图像识别、自然语言处理和专家系统等。“人工智能”一词最初是在1956 年Dartmouth学会上提出的。

从那以后,研究者们发展了众多理论和原理,人工智能的概念也随之扩展。人工智能是一门极富挑战性的科学,从事这项工作的人必须懂得计算机知识,心理学和哲学。人工智能是包括十分广泛的科学,它由不同的领域组成,如机器学习,计算机视觉等等,总的说来,人工智能研究的一个主要目标是使机器能够胜任一些通常需要人类智能才能完成的复杂工作。

但不同的时代、不同的人对这种“复杂工作”的理解是不同的。例如繁重的科学和工程计算本来是要人脑来承担的,现在计算机不但能完成这种计算, 而且能够比人脑做得更快、更准确,因之当代人已不再把这种计算看作是“需要人类智能才能完成的复杂任务”, 可见复杂工作的定义是随着时代的发展和技术的进步而变化的, 人工智能这门科学的具体目标也自然随着时代的变化而发展。

它一方面不断获得新的进展,一方面又转向更有意义、更加困难的目标。目前能够用来研究人工智能的主要物质手段以及能够实现人工智能技术的机器就是计算机, 人工智能的发展历史是和计算机科学与技术的发展史联系在一起的。除了计算机科学以外, 人工智能还涉及信息论、控制论、自动化、仿生学、生物学、心理学、数理逻辑、语言学、医学和哲学等多门学科。人工智能学科研究的主要内容包括:知识表示、自动推理和搜索方法、机器学习和知识获取、知识处理系统、自然语言理解、计算机视觉、智能机器人、自动程序设计等方面